专利名称：一种氧化物弥散强化铂基复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种将氧化物分散在铂或铂合金中，形成氧化物弥散强化铂基材料的工业批量制备方法，特别涉及大塑性变形制备氧化锆弥散强化铂基材料的技术。
背景技术：
铂基材料由于具有熔点高、抗腐蚀性强、抗蠕变性强等特点一直作为高温结构材料使用，特别是玻璃制备行业中的重要装备材料。弥散强化是目前强化铂基材料的主要手段，氧化物是提高铂和铂合金抗高温蠕变能力的最有效的弥散强化相。为了不污染如光学玻璃等对杂质敏感的产品，不影响铂合金的加工性能和电学性能，弥散强化相的体积百分数通常低于1％。
作为氧化物弥散强化铂基材料的制备方法，通常使用喷射内氧化法、共沉淀法、粉末冶金法和热机械法等。
国内发明专利申请公开说明书“强化铂材料的制备方法”，专利(申请)号“200480003296.7”采用粉末冶金法发明了一种强化铂材料的制备方法。该方法是向熔融喷雾所得的铂合金粉末中加入有机溶剂进行湿式微粉碎处理、然后加热该铂合金微粉末进行脱气处理、再进行烧结处理和锻造处理的强化铂材料的制造方法，该方法中，对经烧结处理成形的烧结体进行氧化处理后再对该烧结体进行压缩成形处理。
专利ZL01801804.1发明了一种制造氧化锆微细地分散在铂中的氧化物弥散增强的铂材料的方法。将铂粉到入水中，制备铂粉悬浮液；在铂粉悬浮液中加入硝酸锆溶液和尿素溶液，调节悬浮液在沉淀氢氧化锆的给定pH值，就形成了载有氢氧化锆的铂粉，然后将其制成制品；在铂晶体中发生二次再结晶生长的条件下烧结和锻造压制品，形成铂锭；以至70％的加工率对铂锭进行冷轧，然后对产品进行热再结晶处理。
而目前最新的大塑性变形技术具有强烈的晶粒细化能力，可以直接将材料的内部组织细化导亚微米乃至纳米及级，是目前制备块体纳米和超细晶材料的最有前途的方法之一。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种新的工业加工方法，制备氧化物颗粒尺度介于亚微米级的弥散强化铂基材料。作为一种工业制备方法，包括铂基合金材料的熔炼、内氧化，氧化物颗粒弥散强化铂基复合材料的大塑性变形成型加工等技术。
本发明使用的原料铂、铑、金等的纯度大于或等于99.95％，其他添加元素锆的纯度大于或等于99.9％。
本发明制备的氧化锆弥散强化铂基复合材料的质量百分比(％)为(1)锆0.05～0.3，铑0～5，铂为余量、(2)锆0.05～0.3，金0～5，铂为余量、(3)锆0.05～0.3，铂为余量将以上(1)、(2)、(3)中任一种成分的原料，在真空或氩气保护气氛下熔炼成合金，经过800～1200℃/2小时均匀化处理后热轧开坯，经多道次冷轧，800～1200℃/0.5小时中间热处理，精轧到厚度为0.03～0.08mm。
将厚度为0.03～0.08mm的铂锆合金、铂铑锆合金、铂金锆合金带材在800～1200℃，氧分压0.5～2MPa条件下，进行10～100小时的内氧化，形成氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品。
将氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品制备成直径为80～100mm的挤压锭坯，在800～1200℃条件下挤压成厚度为3.0～5.0mm板坯，经过多道次冷轧制备成不同厚度的氧化锆弥散强化铂、氧化锆弥散强化铂铑、氧化锆弥散强化铂金复合片材。或者将氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品制备成厚度为30～80mm的复合锭坯，经过热开坯，多道次冷轧制备成不同厚度的氧化锆弥散强化铂、氧化锆弥散强化铂铑、氧化锆弥散强化铂金复合板材。
本发明的特征是采用厚度为0.03～0.06mm的超薄铂锆合金、铂铑锆合金、铂金锆合金带材进行内氧化，内氧化气氛为氧分压1MPa。
通过本发明制备方法，氧化锆弥散强化的铂、铂铑、铂金复合材料是经过大塑性变形加工得到的，大塑性变形加工包括大挤压比的热挤压加工或大变形量的轧制加工。大塑性变形具有变形量大、变形温度相对低、变形材料内部承受高压等技术特点，具有强烈的晶粒细化能力，能够有效的制备超细晶氧化物弥散强化铂基复合材料。本方法适用于制造颗粒尺度小于1μm的氧化锆弥散强化的铂、铂铑、铂金等材料。该复合材料包含尽可能少的未氧化非贵金属，具有良好的常温塑性变形能力，具有高于同成分合金材料的抗高温蠕变性能力。
具体实施例方式
实施例1按重量百分比Zr0.1、Rh5、Pt余量配置原料3000g，在真空下熔炼成含Zr0.1％的PtRh5Zr0.1合金、浇铸成厚度为8×70mm扁锭，经过800℃/2小时均匀化处理后热开坯，经多道次冷轧，800℃/0.5小时中间热处理，精轧到厚度为0.03mm。
将厚度为0.03mm的PtRhZr合金带材在0.5MPa的氧化气氛中，在1300℃温度条件下，进行50小时的内氧化，形成ZrO强化的PtRh5片材半成品。
将厚度为0.03mm的ZrO强化的PtRh5片材半成品制备成厚度为60mm复合锭坯。经过热开坯，多道次冷轧制备成厚度为2.0mm的ZrO强化的PtRh5复合板材。
实施例2按重量百分比Zr0.3、Au5、Pt余量配置原料3000g，在真空下熔炼成含Zr0.3％的PtAu5Zr0.3合金、浇铸成厚度为10×80mm的扁锭，经过1100℃/2小时均匀化处理后热开坯，经多道次冷轧，1100℃/0.5小时中间热处理，精轧到厚度为0.04mm。
将厚度为0.06mm的PtAuZr合金带材在2MPa的氧化气氛中，1100℃温度条件下，进行100小时的内氧化，形成ZrO化的PtAu5片材半成品。
将厚度为0.06mm的ZrO化的PtAu5片材半成品制备成厚度为50mm复合锭坯。热开坯后，多道次冷轧制备成厚度为1.5mm的ZrO锆强化的PtAu5复合板材。
实施例3按重量百分比Zr0.2、Pt余量配置原料3000g，在真空下熔炼成含Zr0.2％的PtZr0.2合金、浇铸成厚度为5×60mm的扁锭，经过1100℃/2小时均匀化处理后热开坯，经多道次冷轧，1100℃/0.5小时中间热处理，精轧到厚度为0.08mm。
将厚度为0.06mm的PtZr合金带材在1MPa的氧化气氛中，900℃温度条件下，进行150小时的内氧化，形成ZrO强化的Pt片材半成品。
将厚度为0.08mm的ZrO强化的Pt片材半成品制备成直径为Φ80mm挤压锭坯，在800～1200℃条件下挤压成厚度为5.0mm板坯，多道次冷轧制备成厚度为1.0mm的ZrO弥散强化的Pt基复合板材。
实施例4按重量百分比Zr0.1、Rh5、Pt余量配置原料3000g，在真空下熔炼成含Zr0.1％的PtRh5Zr0.1合金、浇铸成厚度为8×70mm扁锭，经过800℃/2小时均匀化处理后热开坯，经多道次冷轧，800℃/0.5小时中间热处理，精轧到厚度为0.05mm。
将厚度为0.05mm的PtRhZr合金带材在1.5MPa的氧化气氛中中，在1300℃温度条件下，进行80小时的内氧化，形成ZrO强化的PtRh5片材半成品。
将厚度为0.05mm的ZrO强化的PtRh5片材半成品制备成直径为Φ80mm挤压锭坯，在900～1200℃条件下挤压成Φ5.0mm线坯，经过多道次冷拉拔加工，制备出Φ0.3mm的丝材。
权利要求
1.一种氧化物弥散强化铂基复合材料的制备方法，其特征在于使用的原料铂、铑、金等的纯度大于或等于99.95％，其他添加元素锆的纯度大于或等于99.9％，氧化锆弥散强化铂基复合材料的质量百分比(％)为锆0.05％～0.3％，铑或金0～5％，铂为余量，并按下列步骤进行(1)将以上各成分的原料，在真空或氩气保护气氛下熔炼成合金，经过800～1200℃，1～3小时均匀化处理后热轧开坯，经多道次冷轧，800～1200℃，0.5～0.7小时中间热处理，精轧到厚度为0.03～0.08mm；(2)将厚度为0.03～0.08mm的铂锆合金、铂铑锆合金、铂金锆合金带材在800～1200℃，氧分压0.5～2MPa条件下，进行10～100小时的内氧化，形成氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品；(3)将氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品制备成直径为80～100mm的挤压锭坯，在800～1200℃条件下挤压成厚度为3.0～5.0mm板坯，经过多道次冷轧制备成不同厚度的氧化锆弥散强化铂、氧化锆弥散强化铂铑、氧化锆弥散强化铂金复合片材，或者将氧化锆强化的铂基、铂铑基、铂金基片材半成品制备成厚度为30～80mm的复合锭坯，经过热开坯，多道次冷轧制备成不同厚度的氧化锆弥散强化铂、氧化锆弥散强化铂铑、氧化锆弥散强化铂金复合板材。
2.根据权利要求1所述的氧化物弥散强化铂基复合材料的制备方法，其特征在于是采用厚度为0.03～0.06mm的超薄铂锆合金、铂铑锆合金、铂金锆合金带材进行内氧化。
3.根据权利要求1所述的氧化物弥散强化铂基复合材料的制备方法，其特征在于进行内氧化气氛的氧分压为1MPa。
全文摘要
本发明的目的在于制备氧化物颗粒尺度介于亚微米级的弥散强化铂基材料，包括铂基合金材料的熔炼、内氧化，氧化物颗粒弥散强化铂基复合材料的大塑性变形成型加工等技术。其中大塑性变形技术具有强烈的晶粒细化能力，可以直接将材料的内部组织细化导亚微米乃至纳米及级，是目前制备块体纳米和超细晶材料的最有前途的方法之一。大塑性变形加工包括大挤压比的热挤压加工或大变形量的轧制加工，本方法适用于制造颗粒尺度小于1μm的氧化锆弥散强化的铂、铂铑、铂金等材料。该复合材料包含尽可能少的未氧化非贵金属，具有良好的常温塑性变形能力，具有高于同成分合金材料的抗高温蠕变性能力。
文档编号C23C8/12GK101058858SQ20071006590
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者张昆华, 管伟明, 熊易芬, 宋修庆, 蒋传贵, 陈松 申请人:昆明贵金属研究所